本發(fā)明屬于半導(dǎo)體加工，特別是微納結(jié)構(gòu)復(fù)制與轉(zhuǎn)移，尤其涉及一種可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展以及廣泛應(yīng)用，對微納結(jié)構(gòu)的加工制備的要求越來越精細(xì)和復(fù)雜。近年來微機(jī)電系統(tǒng)(mems,micro-electro-mechanical?system)技術(shù)的發(fā)展以及超結(jié)構(gòu)器件設(shè)計的出現(xiàn)，使得加工技術(shù)由二維向三維推進(jìn)。三維微納結(jié)構(gòu)加工技術(shù)一種是半導(dǎo)體工藝技術(shù)，這類技術(shù)與傳統(tǒng)半導(dǎo)體工藝技術(shù)兼容，但通常流程復(fù)雜，成品率低；另一種是利用3d打印、激光直寫等新興技術(shù)，直接實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的加工，這類技術(shù)由于發(fā)展時間較短，所加工的材料往往受到很大限制。近年來，聚焦離子束輻照技術(shù)在三維微納加工中的應(yīng)用引起了人們的關(guān)注。通過聚焦離子束進(jìn)行輻照，可以實現(xiàn)一系列復(fù)雜三維微納結(jié)構(gòu)的加工。不過現(xiàn)有三維微納結(jié)構(gòu)加工方法主要集中于原位加工，但由于材料的及器件原有結(jié)構(gòu)的限制，使得很多時候三維結(jié)構(gòu)原位加工無法進(jìn)行，而且現(xiàn)有技術(shù)中所實現(xiàn)的三維微納結(jié)構(gòu)難以轉(zhuǎn)移，因此在應(yīng)用上受到了一定的限制。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中三維微納結(jié)構(gòu)原位加工的問題，本發(fā)明提供了一種可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，利用在懸空的有機(jī)薄膜上沉積無機(jī)薄膜形成復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)，然后在該復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)上制備三維微納結(jié)構(gòu)，通過溶劑溶解有機(jī)薄膜，實現(xiàn)三維微納結(jié)構(gòu)的完整轉(zhuǎn)移，且不會破壞三維微納結(jié)構(gòu)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、一種可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

4、s1：提供懸空薄膜，所述懸空薄膜包括鏤空襯底和所述鏤空襯底上的有機(jī)薄膜；

5、s2：在所述懸空薄膜的表面沉積無機(jī)薄膜，形成復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)；

6、s3：在所述復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行圖形加工，得到懸空的局部連接結(jié)構(gòu)；

7、s4：采用聚焦離子束輻照懸空的局部連接結(jié)構(gòu)獲得懸空的三維微納結(jié)構(gòu)；

8、s5：將獲得的懸空的三維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。

9、優(yōu)選地，所述步驟s3中的圖形加工通過光刻結(jié)合刻蝕工藝實現(xiàn)或采用聚焦離子束實現(xiàn)。

10、優(yōu)選地，所述步驟s5具體包括：當(dāng)所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)的懸臂結(jié)構(gòu)朝向離子束發(fā)生設(shè)備時，將所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)置于溶劑中，將懸空薄膜中的有機(jī)薄膜溶解，獲得漂浮的三維微納結(jié)構(gòu)，將漂浮的三維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上；

11、當(dāng)所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)的懸臂結(jié)構(gòu)背離離子束發(fā)生設(shè)備時，將所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)反向放置于目標(biāo)襯底上后，并噴灑溶劑，將有機(jī)薄膜溶解。

12、優(yōu)選地，所述懸空薄膜包括透射電鏡(tem)用金屬網(wǎng)和所述金屬網(wǎng)上至少具有一層方華膜。

13、優(yōu)選地，所述無機(jī)薄膜的材質(zhì)為金屬、半導(dǎo)體及介質(zhì)材料的一種或一種以上。

14、優(yōu)選地，所述無機(jī)薄膜的厚度為3nm-1.5μm。

15、優(yōu)選地，所述步驟s4中的聚焦離子束輻照為線掃描和/或面掃描。

16、優(yōu)選地，所述溶劑為二氯甲烷或三氯甲烷。

17、優(yōu)選地，所述襯底為具有圖形或圖案的襯底或光滑的襯底。

18、本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，使其與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的優(yōu)點和積極效果：

19、本發(fā)明在具有有機(jī)高分子薄膜為基礎(chǔ)的懸空薄膜上沉積無機(jī)薄膜，形成復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)，然后在該復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)表面上制備三維微納結(jié)構(gòu)，然后將三維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上即可實現(xiàn)三維微納結(jié)構(gòu)的完整轉(zhuǎn)移，且不會破壞三維微納結(jié)構(gòu)。因此本發(fā)明以懸空有機(jī)薄膜為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了基于無機(jī)材料的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供了一種簡單可控的轉(zhuǎn)移三維微納結(jié)構(gòu)的方法，解決了現(xiàn)有方法工藝復(fù)雜、成品率低等問題，而且可以適用于多種材料和襯底，大大拓展了三維微納結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。

技術(shù)特征：

1.一種可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中的圖形加工通過光刻結(jié)合刻蝕工藝實現(xiàn)或采用聚焦離子束實現(xiàn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟s5具體包括：當(dāng)所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)的懸臂結(jié)構(gòu)朝向離子束發(fā)生設(shè)備時，將所述懸空的三維微納結(jié)構(gòu)置于溶劑中，將懸空薄膜中的有機(jī)薄膜溶解，獲得漂浮的三維微納結(jié)構(gòu)，將漂浮的三維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上；

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述懸空薄膜為透射電鏡用金屬網(wǎng)和金屬網(wǎng)上至少具有一層方華膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述無機(jī)薄膜的材質(zhì)為金屬、半導(dǎo)體及介質(zhì)材料的一種或一種以上。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述無機(jī)薄膜的厚度為3nm-1.5μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述步驟s4中的聚焦離子束輻照為線掃描和/或面掃描。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述溶劑為二氯甲烷或三氯甲烷。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述襯底為具有圖形或圖案的襯底或光滑的襯底。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是微納結(jié)構(gòu)復(fù)制與轉(zhuǎn)移技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種可轉(zhuǎn)移的三維微納結(jié)構(gòu)的制備方法，包括：S1提供懸空薄膜，懸空薄膜包括鏤空襯底和所述鏤空襯底上的有機(jī)薄膜；S2在懸空薄膜的表面沉積無機(jī)薄膜，形成復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)；S3在復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行圖形加工，得到懸空的局部連接結(jié)構(gòu)；S4采用聚焦離子束輻照懸空的局部連接的懸空結(jié)構(gòu)獲得三維微納結(jié)構(gòu)；S5將獲得的懸空的三維微納結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到目標(biāo)襯底上。本發(fā)明利用在懸空的有機(jī)薄膜上沉積無機(jī)薄膜形成復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)，然后在該復(fù)合層薄膜結(jié)構(gòu)上制備三維微納結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)三維微納結(jié)構(gòu)的完整轉(zhuǎn)移，不會破壞三維微納結(jié)構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：王英,劉韋卓,何斌,陸熠磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海交大平湖智能光電研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/14